船舶设计原理

简答题

1.简述船型论证的一般步骤：1.调查研究；

2.设立船型方案（重量、航速、动力装置）；

3.船型方案的技术、运营、经济型的计算；

4.选取最佳船型；

5.敏感性分析；

6.提出建议方案编制设计任务书。2.简述载重型船舶确定主要要素的步骤：1.排水量的估算（方法：载重量系数法，诺曼系数法）；2.主尺度初选（按母船型比例换算，利用有关统计式计算；3.性能校核及主尺度调整（重量校核，舱容最小干舷校核，稳性和横摇周期校核，航速校核）

3.简述平行中体的作用于适用范围：1.对于前体可使进流段型线尖瘦一些，降低兴波阻力；2.对于后体可消瘦去流段的船体型线有利于改善形状阻力；3.简化工艺降低建造成本。适用范围：Fr较低（Fr<）

4.简述双层底的作用：1.保护内底，可提高船体纵向强度和抗沉性，保证船舶船底触礁和搁浅时不沉；

2.可作为淡水、燃油、压载水舱之用；

3.对油轮有防污作用

5.简述纵倾调整方法和途径：1.改变油水舱，淡水舱的布局；2.中机型及尾机型船适当移动机舱位置；

3.改变浮心位置

6.简述采用网格法（变值发/参数分析法）优化设计方案的思路及特点：思路：系统的改变对设计船的主要性能有显著的影响的船舶要素，组合成若干尺寸方案，对每组方案都进行各项性能计算，然后再每组方案中比较优选。特点：1.计算工作量比较大；2.参数变值范围不能过小；3.选用的方法与各种近似的公式应比较准确。

7.简述布置地位型船确定主要要素的步骤：1.按布置要求初选主尺度；2.排水量的估算；3.方形系数Cb 的确定；4.性能的校核； 5.综合确定合理的主尺寸。

8.简述船舶总布置的主要内容：1.主船体与上层建筑的总体规划；2.纵倾调整；3.梯口与通道的规划舱室的布置；4.舾装设备的选型与布置。

9.简述船型论证中进行敏感性的理由及常用的方法：为提高船型论证工作的可信度，降低投资者的决策风险通常要在确定性分析之后采用敏感性分析法进行不确定性分析，以期对最优方案作出更为确切的估计和评价。方法：敏感性分析可分为初步分析和详细分析两个阶段，初步分析是假定参与计算的各自变量向不利方向和有利方向变化一定的幅度，分别分析它对目标函数的影响程度和变化趋势，在初步分析的基础上再对那些敏感度大的自变量再进行详细的分析。

10.简述双尾和双尾鳍船型的好处：特征：在船体尾部形成两个尾体的型线。节能机理:当Fr＞时双尾之间形成的隧道为纵流线型，对减小阻力有利。另外尾部线型的纵向梯度减小，可避免界层分离，从而降低粘压阻力。Fr＜时，船的总阻力中绝大部分是摩擦阻力，该阻力与船的湿体面积成正比，而双尾船型的湿表面积大，所以摩擦阻力大。双尾船型为降低螺旋桨转速提供了条件，在双桨效率较高的基础上通过降低转数可进一步提高螺旋桨的工作效率。

11.简述考虑排水量裕度的原因：在船舶设计中，为确保设计船的载重量，避免船舶超重，通常在分部估算Wh，Wf，Wm的基础上将LW预加一定的裕度，称为排水量裕度（排水量储备)其原因有三1，估算误差，2，设备增加，3，采用代用设备和材料。排水量裕度取法：1.取空船重量LW的某一百分数，一般2%~3% 2.分项储备。

12.简述设计中选取船宽时应考虑的因素：1主尺度的限制，船宽B受船闸宽的限制，桥孔，船台船坞宽。2稳性和横摇，船宽对稳性影响最大。3总布置船宽与总布置关系密切，加大B增加仓容货舱口宽度加大有利于总布置。4快速性在排水量和船长不变时加大船宽有利于降低方形系数有利于快速性。5浮力和经济性，船宽正比于浮力，B对于经济性的影响小于船长。

13.简述装载谷物的散货船设置顶边舱的作用：防止散货向一侧移动使船倾斜，影响船的稳性；使散货堆放于货舱中央，便于用抓斗卸货；顶边舱和底边舱可作为压载水舱以改善船的适航性；上倾的底边舱对船舶的安全比其它的双层底更可靠。

14.简述集装箱船确定主要要素的过程：1.任务书分析、2.调查研究、3.确立设计指导思想、4.估取第一近似值、5.性能校验、6.绘图核算、7.主尺度选优，主尺度选取时确认载运标准箱的最低书目，标准箱的尺寸及重量，确认新船的装箱行列层数等；调查研究-航线情况、集装箱、船型、船舶负载率、船价、经济性计算基础数据、航速、敏感性分析等。

15. 简述设计过程中保证快速性的措施：①合适的主尺度，系数。②合适的节能的优秀船型，推进装置。

③采用低转速，大直径的螺旋桨，以提高敞水效率。④减少附体阻力，如舭龙骨应该随流线方向设置，其他附体都应该与船体有良好的水动力配合⑤减小迎风面积，减小空气阻力。

16. 简述船舶空载航行时保证必要的首尾吃水的理由：主要是为了保重螺旋桨有一定的沉深，防止飞车，空转。通常可以风暴舱压水，首尾尖舱压水。

17. 简述横剖面面积曲线的特征：曲线面积等于船体水下排水体积。曲线的形状表示排水体积沿船长的分布情况。曲线面积的丰满度系数也就是船的棱形系数Cp。面积形心的纵向位置等于船浮心的纵向位置XB。曲线的形状对摩擦阻力的影响不大，但对剩余阻力有相当大的影响。

18.简述尾机型的优缺点：优点:使中部方整船体用于装载货物，便于装货理货；装载散装货物时易于清舱且有利于货舱口的布置与船体空间的利用，还可以提高装卸效率，这对货船的经济性非常有利；缩短轴系长度，提高轴系效率，降低造价，且不需要设置轴隧而使舱容增加；有利于结构的连续性与经济性。对于油船，尾机型的轴隧可不通过货油舱，使货油舱都相毗邻设置，便于管路的布置有利于防火安全。缺点：浮态调整比较困难，因机舱的单位体积重量比货物轻，船满载时重心偏前，易出现首倾；而在压载航行时易出现尾倾。此外，适居性差，因为上建在机舱的上面,尾部的振动纵摇与升沉运动幅值及加速度大，使船员易感到不舒适。措施：与轮机人员协商，尽量缩短机舱长度，将船体型线的浮心纵向位置前移，不得以在船首防撞舱设置隔离空舱；协调主机缸数与螺旋桨叶数之间的关系，注意主机减振，优化尾部线型以减小尾部振动；尾部横剖面去接近U型适当增大尾舷弧或采用尾升高甲板以改善机舱布置。

19.船舶初稳性上限值和下限值是从哪些方面考虑的：需考虑船的主尺度B、T、D和船型系数Cb、Cwp 等。若GM太小，将造成大倾角稳性不能满足要求，破损后的稳性也无法保证，且船受外力作用后回复很慢，小船稍遇外力即倾斜，人员有不安全感；若GM过大，将使船的横摇固有周期变短，不仅影响船的安全性，也使船上作业困难，仪表易出故障，货物易受损，更易使乘员晕船或感到不舒服。选取合适的型宽B及比值B/T，方形系数Cb，水线面系数Cwp和型深D等参数。在设计初始阶段，GM值主要参考相近的型船选取B/T，或者把GM值作为选取B的主要参考因素。上限值是从船舶横摇缓和性上考虑的，下限值则是从船舶的安全性角度和使用要求考虑的。

20.简述初步设计完成后船价的估算方法：1.整船概算法，在缺少资料，且对估算精度要求不高的情况下，可根据载重量或者排水量等，参考有关船型资料进行估算。2.分部估算法将船体分为船体钢材、木作舾装、机电设备三大部分，各部分造价均根据其重量乘以每吨单价估算值。此外还应增加第四项费用即间接费用，包括设计、验船、船台工程、下水、是呀、利润、税收等各项。

21简述型深对安全性的影响：①容积。型深D与舱容等要求的关系极大，包括货舱容积、船主体内的甲板分层和双层底高度等。对小型船舶，D的选择更受机舱高度要求的影响。②抗沉性。F加大，浮力储备增加，对抗沉性有利。③稳性。F增加，通常使船的大倾角稳性提高；但由于D的增加将导致船的重心升高，是初稳性值降低。④耐波性。F增加，对改善耐波性有利，特别是减少甲板上浪，保持甲板干燥等有重要意义。⑤造价。从船体重量角度，加大D有利于提高船体的总纵强度和刚度，对于大型船舶船体重量一般不会由此而增加，又是甚至有所下降。小型船舶的船体重量将随D的加大而增加。⑥限制因素。内河船舶的型深D与上层建筑的总高度要考虑过桥等因素的影响。对于载重型船，积载因数C小重货船的D按《载重线规范》要求确定；积载因数C的轻货船按舱容确定。对于容积型船，选择D主要取决于上甲板一下各层甲板间高度和舱室高度的要求。对有抗沉性要求的船舶，确定D要注意有足够的干舷值。

22.简述型线设计中采用改造母型法的好处及其具体的改造内容：好处：改造方法简便，由改造母型船的方法得到的新船型型线，克保持母型船的型线特征，同时对设计船的阻力，推进等性能更容易满足要求。改造内容：主尺度改造，横剖面面积曲线的改造：浮心纵坐标改造；及其他参数的改造。

23.简述调整浮态的方法：1.改变燃油舱、淡水舱的布局；2.调整机舱位置；3.改变浮心纵向位置；4.压载状态的浮态调整。

24.简述设计过程中保证快速性的措施：选取合适的尺度系数：选择合适的优秀的节能船型和节能动力装置；对于高速小艇，应尽量减小排水量；采用大直径，低转速螺旋桨，一获得较高的敞水效率；减小附体阻力，附体应与船体有良好的配合。

25.简述平行中体的作用与适应范围：在Fr较低(Fr <时，采用一段平行中体，对于前体，可使进流段(Le型线尖瘦些，降低兴波阻力；对于后体，可削瘦去流段(Lr)的船体型线，有利于改善形状阻力。在实用上，平行中体一段的横剖面形状完全相同，使得中部的船舱方整，便于装卸货物。设置平行中体还可简化工艺和降低建造成本。总之，适当采用平行中体不但在经济性和实用性上有利，在阻力性能上也是有利的。平行中体长度的选取，一般是取不使阻力性能恶化的最大长度。